Определение основных параметров настройки и производительности зерноуборочного комбайна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

«Определение основных параметров настройки и производительности зерноуборочного комбайна»

1. Анализ структурно-технологической схемы рабочего процесса зерноуборочного комбайна

Хлебная масса с поля поступает на рабочие органы зерноуборочного комбайна, производительность которых должна быть согласована между собой. Однако, изменение условий уборки (влажности, урожайности, соотношения зерна и соломы и др.) неодинаково влияет на производительность каждого рабочего органа (мотовила, режущего аппарата, молотильного аппарата, соломотряса, очистки и др.) и поэтому необходимо согласовать при соблюдении агротехнических требований.

В секунду с поля на рабочие органы жатки поступает хлебная масса q_хм (секундная подача, кг/с), которая передается в молотильный аппарат (МА). За счет удара бичей барабана и протаскивания массы в зазор между барабаном и подбарабаньем происходит обмолот зерна и первый этап разделения хлебной массы q_{хм ма} на мелкий ворох, просеваемый через решетку подбарабанья [q_{мв оч}]_ф поступающий на очистку («О») и грубый ворох [q_{гв c}]_ф (солома и непросеянное через подбарабанье зерно и полова). поступает на соломотряс («С»). На соломотрясе выделенное зерно (q_зc) поступает на очистку.

На очистку поступает

[q_оч]_ф = [q_{мв оч}]_ф + [q_зc]. (1)

На очистке из поступающей массы выделяется зерно (q_з), которое поступает в бункер. Чистота зерна поступающего в бункер с очистки должна быть не менее 95% согласно агротребованиям.

При выполнении технологического процесса часть зерна теряется и не должны превышать 1,5%.

?p= p_ж+p_ма+p_с+p_о, (2)

где ?p - суммарные потери при выполнении технологического процесса;

p_ж - потери за жаткой (p_ж ? 1%) [1];

p_ма - потери за молотильной аппарат (p_ма ? 0,3-0,5%) [1];

p_{с -} потери за соломотрясом (p_с ? 0,5%) [1]

Из рабочих органов зерноуборочного комбайна наиболее производительными являются мотовило и режущий аппарат, а пропускная способность (секундная подача) и следовательно производительность молотильного аппарата зависит от параметров и режимов работы соломотряса и очистки. Если один из рабочих органов будет перегружен, то технологический процесс комбайном не будет выполняться в соответствии с агротехническими показателями.

Целью анализа процесса выполнения технологического комбайна является определение пропускной способности рабочих органов при допустимых потерях. По наименьшей из них [q_ф]_мin определяется производительность комбайна и рабочая скорость.

2. Определение пропускной способности молотильного аппарата

Работа рабочих органов молотильного аппарата определяется следующими входными параметрами (исходными данными):

Q - урожайность зерна, ();

в - содержание соломы в хлебной массе, (0,46);

w - абсолютная влажность хлебной массы, ();

L_ср - средняя высота хлебостоя, ();

у - коэффициент использования номинальной пропускной способности комбайна (у=0,73).

Соотношение зерна и незерновой части урожая оценивается коэффициентом соломистости

, (3)

где: m_с - масса незерновой части срезанных стеблей;

m_з - масса зерна.

Коэффициент соломистости в убираемых культур изменяется в широких пределах: он больше для длинностебельных малоурожайных и меньше для короткостебельных высокоурожайных. Средние значения в для пшеницы - 0,5…0,6; ржи - 0,65…0,75; ячменя и овса - 0,48…0,52 [1].

Допустимую подачу хлебной массы в молотильный аппарат при номинальной пропускной способности комбайна и эталонной соломистости определяют по формуле:

(4)

где М - число бичей, шт.;

Lб - длина барабана, м;

qо - допустимая удельная нагрузка на единицу длины бича, кг/м*с.

Так как в молотильный аппарат поступает хлебная масса с показателями, отличными от эталонных при номинальной пропускной способности комбайна, то фактическая пропускная способность молотильного аппарата определяется по выражению:

(5)

где: Ш - коэффициент засоренности;

в - фактическое значение коэффициента соломистости;

во - эталонное значение коэффициента соломистости.

.

3. Определение пропускной способности соломотряса и очистки

Назначение соломотряса - выделить зерно, которое и поступает вместе с соломой и половой на соломоотделитель. В комбайнах с классической схемой молотильно-сепарирующего устройства наиболее распространены клавишные соломотрясы. Они подбрасывают, вспушивают и растаскивают ворох, а также транспортируют солому к соломонабивателю или измельчителю. Клавишные соломотрясы бывают с четырьмя или пятью клавишами. Корпус клавиши шарнирно соединен с двумя коленчатыми валами одинакового радиуса колен (r_c). Валы и клавиши образуют четырехзвенный параллелограммный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса r_c. Колена валов двух соседних клавиш смещены на некоторый угол, который зависит от их количества.

Выделение зерна из вороха происходит за счет просеивания зерна через пространственную решетку соломы и жалюзийные решетки клавиши и характеризуется коэффициентом сепарации (отношением количества зерна просеянного на определенном участке соломотряса к количеству поступившего на этот участок зерна). Коэффициент для данных условий величина постоянная и в основном зависит от толщины слоя соломы перемещаемого по соломотрясу, которая в свою очередь зависит от подачи соломы, размеров соломотряса и средней скорости перемещения соломы по клавишам.

Определение перемещения соломы за одно подбрасывание

Режим работы соломотряса принято оценивать показателем кинематического режима

 (6)

где: n_c - частота вращения коленчатого вала соломотряса, [1].

.

От показателя k зависит амплитуда встряхивания и скорость движения вороха V_ср вдоль клавиши. С повышением скорости уменьшается толщина слоя соломы и сокращается время пребывания ее на соломотрясе. При снижении толщины слоя сепарация увеличивается. Потери зерна в соломотрясе зависят от показателя кинематического режима и при отклонении от оптимального значения увеличиваются потери свободным зерном.

фаза отрыва (подбрасывания) соломы

(7)

где: - угол наклона клавиши к горизонту, град.;

С - коэффициент, учитывающий запаздывание подбрасывания соломы, обусловленное упругостью.

Коэффициент С зависит от величины k и определяется зависимостью:

Отсюда

угол поворота коленчатого вала, при котором происходит отрыв соломы от клавиши:

(9)

где: - угол наклона клавиши к горизонту, .

определим время одного поворота коленчатого вала соломотряса:

(10)

выбираем промежуток времени t_i, через который будем рассчитывать координаты x и y так, чтобы получилось 6 точек t_i = 0,04 с;

ассчитываем промежуточные координаты траектории полета соломы. Учитывая, что после отрыва от клавиши, солома совершает свободный полет, координаты траектории определяют по уравнениям:

, (11)

, (12)

Таблица 1 - Промежуточные координаты траектории полета соломы

Время Параметры	0,04	0,08	0,12	0,16	0,2	0,24	0,28
rc (sin to) ti	0,0298	0,0597	0,0895	0,119	0,149	0,179	0,209
(g ti 2 / 2) sin	0,002	0,007	0,0148	0,0264	0,041	0,059	0,081
хi	0,028	0,053	0,075	0,093	0,108	0,119	0,128
rc (cos tо) ti	0.032	0.064	0.095	0.127	0.159	0.191	0.223
(gti 2 / 2) cos	0.008	0.031	0.069	0.123	0.192	0.276	0.376
уi	0.024	0.033	0.026	0.004	-0.033	-0.085	-0.153
= t*57,3	48.7	97.4	146.1	194.8	243.5	292.2	340.9

Клавиша совершает плоско-параллельное движение, а ось колена вала - круговое и будет занимать положения 1', 2', 3', и т.д., которые можно определить, откладывая угол = t от положения колена в момент подбрасывания (_о = t_o).

Когда ординаты одноименных точек, в которых находится солома и клавиша, совпадут, произойдет встреча соломы с клавишей. Если же они не совпадают, то момент встречи можно определить путем интерполяции.

Для этого необходимо соединить прямыми точки 8 и 8, 9 и 9 и через точку пересечения этих прямых провести линию, параллельную поверхности клавиши (под углом к горизонту).

Расстояние между точками a и b будет представлять путь S перемещения соломы за одно подбрасывание.

Средняя скорость соломы за одно подбрасывание

(13)

C учетом длины соломотряса определяем значение коэффициента сепарации м, при котором произойдет полное выделение оставшегося в соломе зерна:

(14)

где: Lc - длина соломотряса, см;

е - коэффициент сепарации зерна декой молотильного аппарата;

pс - допустимые потери за соломотрясом.

Пропускная способность соломотряса

Определяем максимальную допустимую толщину слоя соломы [hc], при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях:

(15)

где: hос - номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется значение м0, м;

м0 - номинальное значение коэффициента сепарации, равное [1] при толщине слоя соломы hос;

m - показатель степени.

Определяем пропускную способность соломотряса по грубому вороху при максимально допустимой толщине слоя соломы:

(16)

где: Вс - общая ширина соломотряса, м;

г - объемная масса соломы, кг/мі.

Вычисляем пропускную способность комбайна по соломотрясу (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку по технологическим возможностям соломотряса):

(17)

Сравнивая значения фактической пропускной способности комбайна по молотильному аппарату и по соломотрясу принимаем наименьшее значение [q]= 3,85 кг/с.

Определяем допустимую максимальную загрузку очистки обеспечивающую процесс выделения зерна с учетом технических параметров

(18)

где Fp - площадь сепарирующей поверхности решет очистки, мІ;

q_оч - допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности, q_оч = 1,5…2,5 кг/с*м² [1] (меньшие значения относятся к уборке хлебов высокой влажности, большие - низкой влажности), выбираем .

Определяем допустимую пропускную способность комбайна по очистке:

(19)

где: ko - коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности.



Рабочая скорость машины

Для определения рабочей скорости машины необходимо сравнить фактическую пропускную способность молотильного аппарата [q_ма]_ф, соломотряса [q_с]_ф и очистки [q_оч]_ф, выбрать из них меньшее значение () по которому определить рабочую скорость машины:

(20)

где: Q - урожайность зерна, ц/га;

B - ширина захвата жатки, м [1].

Производительность W (га/ч) за 1 час чистой работы комбайна:

(21)

4. Определение регулировочных параметров мотовила

Определение показателей кинематического режима

Мотовило обеспечивает подвод стеблей режущему аппарату, удержание их в период среза и подачу их к транспортирующим устройствам.

Качество работы мотовила зависит от радиуса мотовила R, высоты H оси мотовила относительно режущего аппарата в вертикальной плоскости и выноса C в горизонтальном направлении и показателя кинематического режима



где: l_ср - длина срезаемой части стебля, м, l_ср = 0,75-0,16=0,59 м;

средняя высота стеблей, ;

h - средняя высота среза, ;

R - радиус мотовила, R=0,566 м.

Определим значения показателя кинематического режима в зависимости от предельных значений длин срезаемой части и высоты среза:

(23)

(24)

где: и - максимальная и минимальная длина срезаемой части стебля, м.

Максимальная и минимальная длина срезаемой части стебля находится по выражениям:

(25)

где: L _{mаx, min} - максимальная и минимальная высота стеблестоя, м;

h _{mаx, min} - максимальная и минимальная высота среза хлебостоя, м.

Указанные величины рассчитываем с учетом исходных данных по формулам:

L _{mаx, min} = L ± ?L, (26)

. (27)

Подставив имеющиеся данные, получим:

L _{mаx, min} ,

Отсюда:

,

Определим значения показателя кинематического режима в зависимости от полученных придельных данных:

Проверим максимально допустимое значение показателя кинематического режима из условия обеспечения не вымолота зерна из колоса планкой мотовила в момент взаимодействия планки мотовила с колосом

(28)

где: V_у - допустимая скорость удара планки мотовила, выбирается из графика зависимости допустимой скорости удара планки мотовила от влажности для различных культур. Выбираем , исходя из свойства вымолачиваемости пшеницы;

V_м - скорость машины, м/с.

Определение частоты вращения мотовила

Определим пределы варьирования вращения вала мотовила с учетом значений кинематического режима _min и _max:

,

.

Подставив, численные значения, получим

мин ^{- 1}

мин ^{- 1}

Вывод: Сравнив полученные значения с предельными возможными для данного комбайна, получим

где .

Это значит, что данный механизм привода может обеспечить частоту вращения мотовила необходимую для уборки пшеницы при данных условиях.

Определение высоты установки оси мотовила над режущим аппаратом

Средняя высота установки оси мотовила

(26)

Однако, высота установки зависит от высоты стеблестоя, поэтому пределы установки оси мотовила относительно режущего аппарата по высоте будут

, (27)

(28)

Подставив, численные значения, получим

Максимальную высоту установки мотовила над режущим аппаратом, проверить из условия обеспечения касания планки стебля выше центра его тяжести, но ниже колоса

(29)

где: k' =2/3 [1] для нормальной высоты хлебостоя.

Минимальную высоту установки оси мотовила проверить на обеспечения минимального допустимого зазора между планкой мотовила и режущим аппаратом

Н_min >R+0,15, (30)

Н_min > 0,566+0,15=0,716 м.

Величина перемещения оси мотовила по вертикали, которую должен обеспечить механизм,

(31)

.

Вывод: Сравнив полученные значения с предельными возможными для данного комбайна, получим что .

Это значит, что данный механизм может обеспечить необходимую высоту оси мотовила для уборки пшеницы при данных условиях.

определим путь машины за один оборот мотовила по выражению:

зерноуборочный комбайн мотовило производительность

(32)

.

Определение коэффициентов воздействия мотовила на стебли

Коэффициент воздействия мотовила на стебли, определенный аналитически, численно равен отношению ширины b_d полосы стеблей, которые срезает нож при воздействии планки мотовила к пути, который проходит машина (перемещение вала мотовила) за время погружения очередной планки мотовила в хлебостой (шаг планки)

, (33)

где: Sz - шаг мотовила

(34)

где: Z - число планок мотовила, Z=5

,

Ширины b_d полосы стеблей, которые срезает нож при воздействии планки мотовила

(35)

Коэффициент учитывает взаимодействие стеблей в зависимости от густоты растений, высоты стеблестоя, жесткости стеблей и глубины погружения планки. На густом длинном стеблестое значение коэффициента больше, чем на редком и коротком, что необходимо учитывать при выборе ( = 1,0 - 1,7) [1]. Примем ; .

Коэффициент при С^/ определим по выражению

, (36)

.

Анализируя выражение (34) следует сделать вывод, что зависит как, от конструктивных (Z, R), так и регулируемых (h, С) параметров. При увеличении выноса мотовила коэффициент увеличивается до определенного значения, определяемого расстоянием С'.

Исследуя зависимость (34) на экстремум, получим:

, (37)

.

Подставляя C _max в выражение (34) получим аналитическое выражение для определения при максимальном выносе

, (38)

.

При расположении оси мотовила над режущим аппаратом, т.е. при С=0.

, (39)

.

Вывод: На коэффициент воздействия влияет вынос мотовила. Причем с ростом выноса мотовила растет и коэффициент воздействия .

Список источников

1. Ходосевич В.И., Радишевский Г.А. «Определение основных параметров настройки и производительности зерноуборочного комбайна» БАТУ Минск: 2007. 56 с.

2. Сташинский Р.С., Липский Н.Ю., Радишевский Г.А. «Расчёт параметров рабочих органов и построение схемы зерноуборочного комбайна» БАТУ Минск, 1998. 138 с.

Размещено на Allbest.ru